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凝析油由天然气冷凝而成,又称为天然汽油,被广泛用作重质原油的有效稀释剂,是调和汽油的主要组分。凝析油中离子汞（Hg2+）和有机汞（Hgorg）分别占总汞浓度的55%-95%和10%-50%,Hg0的含量较低。即使在非常低的浓度下,汞也会腐蚀液化天然气的运输管道、加热器和低温热交换器,尤其是铝合金设备的内表面,最终导致泄漏事故。此外,凝析油中的汞还会导致催化剂中毒和环境污染问题。因此,凝析油脱汞研究一直是天然气清洁加工和生产的热点问题。目前,脱汞吸附剂主要包括碳基吸附剂和非碳基吸附剂。虽然碳基吸附剂具有丰富的官能团,但是其孔隙结构通常是无序的,这限制了官能团与汞的有效接触。非碳基吸附剂,如分子筛等,虽然具有较大的比表面积,但由于其主要成分是硅铝酸盐,因此很难负载卤素等官能团。模板碳（zeolite templated carbon,ZTC）具有三维弯曲石墨烯结构、较高的比表面积和规则的孔隙结构,可以通过嵌入官能团、引入活性物质、以及杂原子掺杂以提高脱汞性能。本研究解决了两个技术问题:（1）研发了高效脱除凝析油中汞的碳基吸附剂和非碳基吸附剂。（2）探究了硫功能化碳基吸附剂的再生技术。探索了两个科学问题:（1）碳基吸附剂和非碳基吸附剂的孔隙结构、官能团和活性物质对凝析油中汞的脱除机理研究。（2）凝析油中离子汞和有机汞的竞争吸附机理研究。通过硫化氢（H2S）改性生物炭的脱汞实验,探究了含硫官能团对汽油脱汞的作用。采用烟草桔杆、水稻桔杆和小麦桔杆热解制备了 3种原始生物炭,进而对生物炭进行H2S低温改性,研究了官能团类型和脱汞机理,以及吸附剂对汽油（凝析油替代物）理化性质的影响,探究了改性生物炭的循环寿命。实验结果表明,在H2S改性过程中,生物炭中的Ca/Mg等金属元素能够与H2S形成的金属硫化物,这些硫化物对Hg2+具有较强的吸附效果。此外,C-S/C=O对Hg的络合作用可以促进对汞的吸附。H2S改性生物碳的最大吸附容量为39.31mg/kg,其对汽油品质几乎没有影响,并且在汽油脱汞过程中表现出良好的循环寿命。采用碘化钾（KI）浸渍13X分子筛脱除汽油中的Hg2+,探究了分子筛孔隙结构与活性物质对汞的吸附机理。通过制备不同KI负载量的13X分子筛,研究不同KI负载量、初始汞浓度和吸附时间对汞吸附效率的影响。与原始样品相比,KI浸渍13X分子筛的汞脱除能力显著提高,其中,2%KI负载样品的脱汞能力提高了 18倍,相应的吸附容量为50.70mg/kg。尽管经KI浸渍的13X分子筛的内部孔隙和通道有轻微堵塞,但KI的浸渍并未破坏分子筛的晶体结构。KI通过中孔进入分子筛内部微孔通道,而不只是分布在分子筛外表面。分子筛骨架中超级笼的中心和连接超级笼之间的窗口是捕获汞的两个碘活性位点。为综合考虑官能团与孔隙结构的耦合作用对汞脱除机理的影响,制备了噻吩功能化分级ZTC。该种ZTC以Beta型微孔分子筛和MCM-41型介孔分子筛为模板,以2-噻吩甲醇（ThM）为碳、硫前驱体,通过一步浸渍热解法合成了噻吩功能化分级ZTC,以脱除汽油中的Hg2+和Hgorg,探讨了模板类型、模板粒径、硅铝比和ThM浸渍浓度对合成ZTC结构的影响,进而研究了 ZTC中官能团类型、孔隙结构对汞吸附能力的影响。研究发现Beta和MCM-41分子筛的ThM饱和浸渍浓度分别为25%和75%。由含有较多强酸位点的MCM-41介孔分子筛制备的ZTC具备较好的脱汞效果,其对汽油中Hg2+和Hgorg的吸附容量分别为617.5mg/kg和311.1mg/kg。此外,适当提高ThM的浓度不仅可以促进ZTC向更有序的结构演化,也会促进C-S、S=O和C-O官能团的形成,其中硫官能团是汽油中Hg2+和Hgorg的稳定且高效的化学吸附位点。虽然一步浸渍热解法制备的ZTC的比表面积（1086m2/g）高于生物炭（5.57m2/g）和分子筛（505m2/g）,但是该种方法不足以使ZTC复制MCM-41分子筛的有序孔结构。这是由于MCM-41分子筛的二维圆柱孔道彼此不相互连通,当MCM-41模板被洗脱时,这些碳棒会坍塌导致碳材料模板化程度低。而当采用微孔Beta分子筛为模板,发现ThM分子很难扩散到其孔隙中。在此基础上,针对ThM分子直径较大,难以扩散到分子筛微孔中的缺点,采用H2S和乙炔（C2H2）小分子为硫前驱体和碳前驱体,以Beta型微孔分子筛为模板,采用化学气相共沉积方法制备了 ZTC。由该种方法制备的ZTC具有较高的比表面积（1747-2001m2/g）和有序的微孔结构。通过使用ZTC吸附汽油中Hg2+和Hgorg,探究了不同种类硫官能团对汞的脱除机理及其在油中的稳定性。掺杂入ZTC的硫原子与其边缘的不饱和碳原子共价键合,为汽油中的Hg2+和Hgorg提供稳定有效的化学吸附位点。特别是硫含量最高（17.59wt%）的ZTC样品,其对汽油中Hg2+的吸附容量为2660mg/kg,远大于上述三种吸附剂。此外,通过巨正则蒙托卡罗（GCMC）模拟和密度泛函理论（DFT）计算表明汞主要被吸附在硫掺杂ZTC的微孔中,这表明使用微孔分子筛作为模板具有重要意义。硫掺杂ZTC具有易于合成、化学稳定性高、吸附容量大和可再生能力强的特点,是一种有前途的脱汞吸附剂,具有广泛的工业应用前景。